В гарнитуру котельного агрегата входят дверца, лазы, гляделки, взрывные клапаны, шиберы или поворотные заслонки.
Для наблюдения за процессом горения топлива и конвективных газоходов в обмуровке котлоагрегата выполняют гляделки. Взрывные клапаны предохраняют обмуровку от разрушения при случайных хлопках в газоходах котла. С помощью чугунных дымовых шиберов или поворотных заслонок регулируют тягу и перекрывают боров.
2 Расчет процесса горения
Расчет процесса горения выполняем по формулам в соответствии с источником [2].
Из таблицы характеристик топлив [источн.1] выбираем расчетные характеристики природного газа газопровода Кумертау-Ишимбай-Магнитогорск, %: СН4=85,9; С2Н6=6,1; С3Н8=1,5; С4Н10=0,8; С5Н12=0,6; N2=5,0; СО2=0,1; Qрн = 38380,4 МДж/м3.
Определяем теоретический объем воздуха V0, м3/м3, необходимого для полного сгорания при сжигании газа
V0=0,0476 [0,5 СО+0,5Н2+1,5Н2S+∑(m+n/4)СmНn-О2], (1)
где m – число атомов углерода;
n – число атомов водорода.
V0=0,0476[(1+4/4)85,9+(2+6/4)6,1+(3+8/4)1,5+(4+10/4)0,8+(5+12/4)0,6]=10,03.
Определяем теоретический объем азота V0N2, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа
V0N2=0,79 V0 +Nр / 100. (2)
V0N2=0,79 * 10,03+5,0 / 100 =7,97.
Определяем объём трехатомных газов VRO2, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа
VRO2=0,01(СО2+СО+Н2S+∑ m СmНn). (3)
VRO2=0,01(0,1+(1*85,9+2*6,1+3*1,5+4*0,8+5*0,6)=1,09.
Определяем теоретический объём водяных паров V0H2O, м3/м3, в продуктах сгорания при сжигании газа
V0H2O=0,01(Н2S+Н2+∑ n/2 СmНn+0,124dг.тл)+0,0161 V0. (4)
V0H2O=0,01(4/2*85,9+6/2*6,1+8/2*1,5+10/2*0,8+12/2*0,6+0,124*10)+0,0161*10,03=2,2.
Определяем средний коэффициент избытка воздуха aср, для каждой поверхности нагрев
(5)
где a′ и a″ – коэффициент избытка воздуха перед и после газохода;
a′T – коэффициент избытка воздуха на входе в топку; принимаем равным 1,05[источник 3].
a″ = a′+ Da, (6)
где Da – присос воздуха в поверхность нагрева.
Определяем избыточное количество воздуха Vвизб, м3/м3, для каждого газохода
Vвизб = V0 (aср –1). (7)
Определяем действительный объём водяных паров VH2O, м3/м3, для газа
VH2O=V0H2O + 0,0161 (aср–1) V0. (8)
Определяем действительный суммарный объём продуктов сгорания Vг, м3/м3, для газа
Vг= VRO2 + V0N2 +Vвизб + VH2O. (9)
Определяем объемные доли трехатомных газов rRO2 и водяных паров rH2O, а также суммарную объемную долю rп
rRO2= VRO2 / Vг. (10)
rH2O= VH2O / Vг. (11)
rп = rRO2+ rH2O. (12)
Результаты расчета действительных объемов продуктов сгорания по газоходам котлоагрегата сводим в таблицу 1.
Таблица 1
– объемы продуктов сгорания, объемные доли трехатомных газов.
|
Обозначение и расчетные формулы |
|
||||||||
|
10,5315 |
11,033 |
11,534 |
11,785 |
12,036 |
12,537 |
13,039 |
13,540 |
14,042 |
|
|
1,09 |
|||||||||
|
8,4715 |
8,973 |
9,4745 |
9,7252 |
9,976 |
10,477 |
10,979 |
11,480 |
11,982 |
|
|
2,200805 |
2,2016 |
2,2024 |
2,2028 |
2,2032 |
2,2040 |
2,2048 |
2,2056 |
2,2064 |
|
|
11,76231 |
12,264 |
12,766 |
13,018 |
13,269 |
13,771 |
14,273 |
14,776 |
15,278 |
|
|
0,187107 |
0,1795 |
0,1725 |
0,1692 |
0,166 |
0,1600 |
0,1544 |
0,1492 |
0,1444 |
|
|
0,092669 |
0,0888 |
0,0853 |
0,0837 |
0,0821 |
0,0791 |
0,0763 |
0,0737 |
0,0713 |
|
|
0,279776 |
0,2683 |
0,2578 |
0,2529 |
0,2481 |
0,2391 |
0,2308 |
0,2230 |
0,2157 |
|
3 Построение Н, Т-диаграммы
Расчёт энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим при действительных коэффициентах избытка воздуха после каждой поверхности нагрева. Расчёт производим для всего возможного диапазона температур от 100 до 22000C.
Определение энтальпий воздуха и продуктов сгорания производим в последовательности, изложенной в источнике [2].
Определяем энтальпию теоретического объёма воздуха H0в, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
H0в= V0 *(сJ)в, (13)
где (сJ)в – энтальпия 1м3 воздуха, кДж/м3[опред. По табл. 3.4 ист. 2].
V0 – теоретический объём воздуха, необходимого для горения, м3/м3 [опред. По табл. 3.3 ист. 2].
Значение теоретического объема воздуха для всего диапазона температур сводим в таблицу 2.
Определяем энтальпию теоретического объёма продуктов сгорания H0г, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
H0г = VRO2 (сJ)RO2 + V0N2 (сJ)N2+ V0H2O(сJ)H2O, (14)
где (сJ)RO2, (сJ)N2, (сJ)H2O – энтальпии 1м3 трёхатомных газов, теоретического объёма азота, теоретического объёма водяных паров, кДж/ м3;
VRO2, V0N2, V0H2O – объёмы трёхатомных газов, теоретические объёмы азота и водяного пара, м3/м3 [ табл. 3.4].
Значение и определение энтальпии теоретического объема продуктов сгорания для всего диапазона температур сведены в таблицу3.
Определяем энтальпию избыточного количества воздуха Hвизб, кДж/м3, для всего выбранного диапазона температур
Hвизб=(α–1) H0в. (15)
Определяем энтальпию продуктов сгорания H, кДж/м3, при коэффициенте избытка воздуха α >1
H= H0г+ Hвизб. (16)
Значение и определение продуктов сгорания для всего диапазона температур сводятся в таблицу 4.
Таблица 2 – теплосодержание воздуха.
|
t0 |
(сJ)в |
(сJ)в* |
|
|
100 |
132,7 |
10,03 |
1334 |
|
200 |
267,1 |
2678 |
|
|
300 |
404 |
4052,1 |
|
|
400 |
543,5 |
5446,3 |
|
|
500 |
686,3 |
6880,6 |
|
|
600 |
832,4 |
8345 |
|
|
700 |
982,8 |
9849,5 |
|
|
800 |
1134 |
11374 |
|
|
900 |
1285,2 |
12889 |
|
|
1000 |
1440,6 |
14443 |
|
|
1100 |
1600,2 |
16048 |
|
|
1200 |
1759,8 |
17653 |
|
|
1300 |
1919,4 |
19248 |
|
|
1400 |
2083,2 |
20892 |
|
|
1500 |
2247 |
22537 |
|
|
1600 |
2410,8 |
24182 |
|
|
1700 |
2574,6 |
25817 |
|
|
1800 |
2738,4 |
27462 |
|
|
1900 |
2906,4 |
29147 |
|
|
2000 |
3074,4 |
30832 |
|
|
2100 |
3242,4 |
32517 |
|
|
2200 |
3410,4 |
34202 |
